E. c(oil)i : The Lean, Green, Fat-Producing SynBio Machine - PowerPoint PPT Presentation

E. ¡c(oil)i : ¡ The ¡Lean, ¡Green, ¡ 
 Fat-­‑Producing ¡SynBio ¡Machine Manchester ¡iGEM ¡Team

Palm ¡Oil • Soaps ¡and ¡cosmetics ¡ • Emulsifying ¡agents ¡ • Oil ¡paints ¡ • Varnishes ¡ • Detergents ¡ • Shaving ¡cream ¡ • Lubricants ¡ • Food ¡ • Biofuel

What ¡Is ¡Palm ¡Oil? Palmitic ¡Acid: ¡44% ¡ C16 Stearic ¡Acid: ¡4.5% ¡ C18 Oleic ¡Acid: ¡39.2% ¡ C18:1 Linoleic ¡Acid: ¡10.1% ¡ C18:2

Effects ¡of ¡Palm ¡Oil ¡ 
 Cultivation 58 ¡Bn ¡ Tons ¡of ¡CO 2 ¡ Over ¡the ¡next ¡15 ¡years

EXPERIMENTAL 
 Rob, ¡Lorna ¡, ¡Tan, ¡Tim, ¡Divita, ¡Marco

Aim: ¡Palm ¡Oil ¡ 
 Production ¡in ¡ E. ¡coli • Increase ¡native ¡palm ¡oil ¡acids ¡in ¡ E. ¡coli ¡ (palmitic ¡and ¡stearic ¡acid) ¡ • Introduction ¡of ¡non-­‑native ¡palm ¡oil ¡acid ¡ synthesis ¡pathways ¡in ¡ E. ¡coli ¡ (oleic ¡and ¡linoleic ¡ acid)

Overproduction ¡of ¡ 
 Native ¡Fatty ¡Acids BBa_K1027003 Xu et al (2013) Modular optimization of multi-gene pathways for fatty acids production in E. coli. Nature Communications 4 :1409

Production ¡Of ¡ 
 Non-­‑Native ¡Fatty ¡Acids Synechocystis sp. PCC 603 BBa_K1027001 BBa_K1027002

Production ¡Batches

Characterisation 2721 43 1

MODELLING 
 Jess, ¡Elsa, ¡Ralf

Uncertainty ¡Analysis •43 ¡reactions ¡ •60 ¡metabolites ¡ •267 ¡parameters

Uncertainty ¡Analysis Achcar F et al (2012) Dynamic Modelling under Uncertainty: The Case of Trypanosoma brucei Energy Metabolism. PLoS Comput Biol 8 (1)

Uncertainty ¡Analysis: ¡ 
 Raw ¡Data Species ¡Accumulation ¡ over ¡100 ¡seconds ¡ (mM) ¡ Dark ¡Red: ¡ >4 ¡ ¡ Pink: ¡> ¡2 ¡ ¡ Light ¡red:> ¡1 ¡ ¡ White: ¡ 1-­‑0.01 ¡ ¡ Light ¡yellow: ¡ <0.01 ¡ ¡ Dark ¡yellow: ¡ <0.0001

Uncertainty ¡Analysis: 
 Results Acetyl ¡CoA Elongation Palmitic ¡Acid

Uncertainty ¡Analysis: 
 Results

Uncertainty ¡Analysis: 
 Conclusion • Potentials ¡ – Gives ¡ability ¡to ¡model ¡complex ¡and ¡poorly ¡ experimentally ¡measured ¡systems ¡ – Creates ¡unbiased ¡models ¡ – Opportunities ¡for ¡different ¡types ¡of ¡data ¡analysis ¡ – Pinpoints ¡areas ¡for ¡further ¡study ¡ • Limitations ¡ – Potential ¡inability ¡to ¡reach ¡steady ¡state

βHACdH ¡Dynamics 
 Simulation • ¡β-­‑hydroxy ¡acyl-­‑ACP ¡dehydrase ¡ • ¡Carried ¡out ¡in ¡GROMACS ¡ • ¡Less ¡Dynamic ¡N-­‑Terminals ¡are ¡more ¡ appropriate ¡for ¡His-­‑tag ¡addition.

HUMAN ¡ 
 PRACTICES 
 Matt, ¡Tan, ¡Lorna, ¡Rob, ¡Elsa

Communication

Environmental ¡Impact Models created using Vortex

Economic ¡Impact Government ¡ Intervention The ¡cost ¡of ¡crude ¡palm ¡oil ¡(CPO) ¡more ¡than ¡doubled ¡in ¡the ¡period ¡2005-­‑2013

Economic ¡Impact Modelling ¡shift ¡of ¡demand ¡on ¡price ¡of ¡crude ¡palm ¡oil

Impact ¡Analysis ¡ • Palm ¡oil ¡has ¡detrimental ¡effects ¡in ¡many ¡areas ¡ • Synthetic ¡palm ¡oil ¡is ¡not ¡a ¡viable ¡solution ¡on ¡its ¡ own ¡ • Natural ¡palm ¡oil ¡and ¡synthetic ¡palm ¡oil ¡can ¡ coexist

Conclusion

Acknowledgements Instructors ¡ Prof ¡Eriko ¡Takano ¡and ¡Prof ¡Rainer ¡Breitling ¡ � Advisors ¡ Dr ¡Karl ¡Payne ¡ Dr ¡Nik ¡Rattray ¡(LC-­‑MS) ¡ Dr ¡Vicky ¡Jackson ¡ Dr ¡Wayne ¡Aubrey ¡ Dr ¡Neil ¡Swainston ¡ Dr ¡Nicole ¡Leferink ¡ Dr ¡Jayendra ¡Shrankra ¡ Beata ¡Czajkowska ¡ Nick ¡Weise ¡ Denis ¡Abramov ¡ � Other: ¡ Prof ¡Mattheos ¡Koffas ¡(FAS ¡Module) ¡ Dr ¡Andy ¡Balmer ¡ Dr ¡Nigel ¡Hodson ¡(AFM) ¡ Jérémy ¡Férrant ¡ All ¡the ¡industry ¡representatives ¡and ¡local ¡ environmentalists ¡who ¡were ¡happy ¡to ¡be ¡ interviewed ¡for ¡our ¡human ¡practices ¡research